Search

Non-thermal processing techniques like high power ultrasound and cold plasma are used in many processes to improve, shorten and to optimize food processing. These techniques are also used for extraction of bioactive compounds from food products and by-products (waste), in order to increase yield of extractive compounds and to obtain the most stable extraction procedure. The extraction procedure of rebaudioside A and stevioside from Stevia was set as experimental design procedure. Extraction were performed in water (GRAS-generally recognised as safe), which makes this GREEN process extraction. Using central composite design (CCD), 3 factors of ultrasound extraction parameters were varied (amplitude, temperature and treatment time) and plasma extraction parameters (gas flow, treatment time and volume of sample). Parallel to non-thermal procedures, Soxhlet extraction was performed (3h and 6h). Output values were concentration of rebaudioside A and stevioside (mg/mL) and the yield (mg/g). Glycosides were detected and quantified using HPLC procedure. The results showed that high power ultrasound treatment gave better output results in concentration of glycosides and yield (5.1-6.2 mg/ml ; yield 102-122 mg/g) compared to cold plasma treatment (4.8-5.4 mg/ml ; yield 96-109 mg/g). Also, ultrasound and plasma treatment had higher yield and concentration of glycosides compared to Soxhlet extraction for 6h (3.5 mg/ml ; yield 70 mg/g), and for 3h (3.6 mg/ml ; yield 72 mg/g). Novel non-thermal techniques are causing microstreaming and cavitation in the liquid, thereby causing softening of plant tissue and opening the cells, which causes easier and faster extraction.

Konzerviranje hrane povišenom temperaturom kroz kratko vrijeme još je uvijek najčešći oblik procesa konzerviranja hrane. Procesne varijable izvedene su iz empirijskog istraživanja učinaka temperature i vremena izlaganja na kinetiku mikrobnog preživljavanja, a sa malo pažnje posvećene kvaliteti hrane povezane s toplinskim učincima na sastav hrane i strukturu. Mogućnosti primjene ultrazvuka visoke snage u procesiranju mesa nalazimo u slijedećim operacijama: ekstrakcija (ultrazvuk pomaže proces ekstrakcije narušavajući miofibrile mesa, koji otpuštaju ljepljiv sadržaj povezujući meso i dovodi do veće snage reformiranog proizvoda); emulgiranje i homogenizacija (uključuje miješanje komadića mesa sa vodenom tekućinom koja sadrži sol), salamurenja (ubrzavanje procesa), smrzavanja (ubrzava se proces nukleacije i rasta kristala leda; stvaranje većeg broja malih kristala), sušenja (pred tretman ultrazvukom prije procesa sušenja, posljedično skraćuje vrijeme sušenja), promjene teksture te najvažnija primjena u konzerviranju gotovog proizvoda. Primjena ultrazvuka visoke snage u mnogo primjera pokazala se kao vrlo dobra metoda u postizanju željenog učinka., Preserving food by increased temperature in a short period of time is still the most frequent form of food preserving process. Process variables were derived from an empirical research on the effects of temperature and exposure time to microbial survival kinetics, with some attention paid to food quality connected to thermal effects on food composition and structure. The possibilities of applying high power ultrasound in meat processing are found in the following operations: extraction (ultrasound helps the process of extraction by disturbing meat myofibrils which release a sticky content by connecting meat and it leads to a higher strength of a reformed product); emulsification and homogenization (includes mixing of little pieces of meat with aqueous liquid which contains salt), curing (accelerating the process), freezing (the process of nucleation and the growth of ice crystals is accelerated; creating a larger share of smaller crystals), drying (ultrasound pretreatment prior to drying process consequently shortens drying time), changes in structure, and the most important application is in preserving a finished product. Applying high power ultrasound has shown itself in many examples to be a very good method in achieving a desired effect., Nahrungskonservierung mittels höherer Temperatur durch eine kurze Zeit ist immer noch die üblichste Art des Nahrungskonservierungsprozesses. In meisten Fällen sind Prozessvariablen und Kontrollen aus den empirischen Untersuchungen der Temperaturwirkung und der Zeit der Aussetzung auf die Kinetik des mikrobischen Überlebens gezogen worden, mit wenig Aufmerksamkeit auf die Nahrungsqualität, die mit Thermaleffekten auf die Nahrungszusammensetzung und Nahrungsstruktur verbunden ist. Der Qualitätsverlust ist mit der Deformation der Pflanz- und Tierstrukturen, mit der Modifikation der Makromolekülen und Entstehung von neuen Substanzen aus den durch den Gas katalisierten Reaktionen, verbunden. Der Ultraschall, als eine neue Methode des nicht-thermalen Behandelns der Ernährungsstoffe, gibt neue Möglichkeiten der Senkung von diesen Wirkungen. Hohe Temperaturen, denen mikrobische Zellen ausgesetzt sind, werden nicht nur ein bestimmtes Ziel beeinflussen, weil die Wärmeenergie in der Zelle ein integraler Teil des gesamten komplexen Systems ist. Die Wärmeenergie hat Einfluss auf eine große Zahl der Zellenkomponenten, einschließlich Strukturen, Moleküle und Reaktionen in der Zelle. Diese Ziele sichern die Möglichkeit des Ultraschalleinsatzes, damit bei konservierungssystemen die Fähigkeit der Zellenbeschädigung benutzt wird – die Vernichtung von Mikroorganismen. Der Ultraschall von hoher Intensität kann mit dem Ziel der Inaktivierung von Enzymen benutzt werden, oder im anderen Falle mit dem Ziel der Aktivierung des einzelnen Prozesses, der einigen Enzymen katalisiert ist, in Abhängigkeit von der erhaltenen Frequention, der Intensität und der Dauer der Behandlung mit dem Ultraschall. Die Möglichkeit der Anwendung von Ultraschall findet man in folgenden Operationen: Extraktion, schließt die Mischung von Fleischstücken mit Wasserflüssigkeit, die Salz enthält, ein. Der Ultraschall hilft beim Extraktionsprozess durch das Stören der Fleischmiofibrille, die bei Fleischverbindung ein klebendes Stoff auslösen und zu einer höheren Kraft des refomierten Erzeugnisses führen. Die Anwendung des Ultraschalls von hoher Intensität findet man auch bei Homogenisierung, Pöckeln, Einfrieren und vorhin angeführten Konservierung vor., La conservación de la comida mediante la temperatura aumentada en un corto período de tiempo todavía es el modelo más usado de la conservación. En la mayoría de los casos, las variables del proceso y los controles fueron hechos a base de la investigación empírica sobre los efectos de la temperatura y del tiempo de exposición en la cinética de supervivencia microbiana, con la atención puesta en la calidad de la comida en relación con los efectos termales sobre la composición y la estructura de la comida. La pérdida de la calidad está relacionada con las deformaciones de las estructuras vegetales y animales, la modificación de las macromoléculas y la creación de nuevas sustancias durante las reacciones catalizadas por el calor. El ultrasonido es un método nuevo del tratamiento sin calor de los productos alimenticios, que proporciona la disminución de los efectos sobredichos. Las altas temperaturas a las que están expuestas las células microbianas no tendrán efecto solamente sobre un objetivo específico porque la energía térmica de la célula es una parte integral de un sistema complejo. La energía térmica actua sobre un vasto número de componentes celulares, incluidas las estructuras, moléculas y reacciones dentro de la célula. Estos objetivos dejan lugar para el uso del ultrasonido combinado con la posibilidad de laceración celular como el método de conservación de la comida – con el fin de destruir los microorganismos. El ultrasonido de alta potencia puede ser usado para inactivar los enzimas o, en otro caso, en la activación de procesos específicos catalizados por algunos enzimas dependientes de la frecuencia aplicada, la potencia y duración del tratamiento por el ultrasonido. Las posibilidades de aplicación del untrasonido de alta potencia son siguientes: extracción, incluida la mezcla de la carne con el agua conteniendo la sal. El ultrasonido ayuda en el proceso de la extracción debilitando las miofibrillas, que sueltan el contenido pegajoso que enlaza la carne y da más solidez al producto reformado. El ultrasonido de alta potencia se usa también en la homogenización, salmuera, congelación y la conservación antedicha.

Ultrasound is non-thermal food processing technology that is used in several applications (extraction, pre-treatment before drying, freezing, inactivation of microorganisms etc.) in ultrasound processing. The objective of this study was to investigate the effect of high power ultrasound and pasteurization on the aroma profile and sensory properties of apple juice and nectar. Samples were treated according the experimental design, with high power sonicator at ultrasound frequency of 20 kHz under various conditions (treatment time (3, 6, 9 min), sample temperature and amplitude (60, 90, and 120 µm). Sonication (at 20 °C, 40 °C, 60 °C) of apple juice and nectar samples has been performed. For the aromatic profile of juices results showed that compared to untreated samples of juices and nectars, ultrasonic treatment lead to the formation of new compounds (which are not present in untreated samples) or to the disappearance of compounds that are present in the untreated samples. Electronic tongue study was used to evaluate and qualitatively compare general differences between untreated and treated sample. Untreated samples, pasteurised and ultrasound treated samples, after the highest power ultrasound treatments at 120 µm amplitude have been compared. Principle component analysis (PCA) plot shows that some ultrasound treated samples are different in sensing of electronic tongue compared to untreated sample and pasteurised sample. Sensory evaluation resulted in conclusion that ultrasonically treated and pasteurized juices are evaluated with lower scores in comparison to untreated samples.